(57)【要約】      （修正有）【課題】水が配水経路に確実に流れているかを、安価で機械的可動部がなく，メンテナンスが簡易な方法によって確認することを可能にするフローセンサを提供する。【解決手段】２本の棒状の金属製の検出電極（検出電極陽極２ａ、検出電極陰極２ｂ）と水温センサを電極固定基板に取付けた構成とし、配水経路内に水が流れているかを検出するために，配水経路内に金属製検出電極（陽極２ａ、陰極２ｂ）と温度補正用水温センサ１を挿入する。陽極２ａを通電し、陰極２ｂ側に接続してあるコンデンサ４の充電時間をインクリメントカウンタ９で計測し、その計測時間値を温度補正部１１の温度補正の後に経時変化の差から流速計算部１２で流速を求めて、水が流れているかを水流判定部１３で判定する。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
棒状の金属製検出電極（２ａ,２ｂ）２本と温度補正用の水温センサ（１）を配水経路内に挿入し，水の電気抵抗の経時的変化から流速を求める手段と，流速とその任意の設定閾値を比較して流れを判定する手段を持つフローセンサ。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は，給水装置が水を配水経路に確実に供給しているかを常時確認するためのものである。
【背景技術】
【０００２】
配水経路の流れを確認する場合，従来では超音波式，羽根車式，電磁誘導式，カルマン渦式などの流量計やパドル式，面積式のフロースイッチが使われてきた。羽根車式とカルマン渦式流量計やパドル式と面積式のフロースイッチは，配水経路の断面積に対して大きめの構造物を取付けるため，ゴミ詰まりによる動作不良が起きやすい。超音波式流量計は，配水経路を切断せずに送信器と受信器を取付けるため簡便で配水経路のゴミ詰まりによる動作不良の心配はないが，取付スペースが配水経路直径に対してある程度必要なため，コンパクトではない。電磁誘導式流量計は，配水経路の断面積に対して比較的小さい構造物を取付けるためゴミ詰まりによる動作不良が起きにくいが，動作時の消費電力が大きく乾電池や小容量の蓄電池での動作が難しい。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】株式会社キーエンス ホームページ「流量知識．ＣＯＭ」内「流量計の種類（https://www.keyence.co.jp/ss/products/process/flowmeter/type/）」
【非特許文献２】SMC 株式会社 ホームページ「製品情報」内「水用フロースイッチ（https://www.smcworld.com/products/pickup/ja-jp/switch_sensor/f_liquid.html）」
【非特許文献３】昭和機器計装株式会社 ホームページ「製品一覧（https://www.showa-kk.com/product.html）」
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の配水経路の断面積に対して大きめの構造物を挿入する方式の流量計やフローセンサは，水道水のようなゴミの無い水にとっては詰りの問題はないが，河川や用水路から水を汲み上げる農業用水ではゴミや泥が混じった水が配水経路に流れることもある。これにより両者の詰まりによる動作不良が起きる恐れがあり，メンテナンスの手間がかかる。
【０００５】
本センサは配水経路の断面積に対して直径２−３ｍｍ，長さ１５−３０ｍｍ程度の金属製検出電極２本と，直径と長さが３−５ｍｍ程度の温度センサのため，ゴミ詰まりによる動作不良が起きにくい。また機械的稼動部分がないため，メンテナンスの手間がかからない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
樹脂製パイプ（１５）の配水経路に，本センサを取付けた場合の説明をする（図３）。金属製の検出電極（１６）（検出電極陽極（２ａ），検出電極陰極（２ｂ），共にステンレス製）と水温センサ（１８）を電極固定基板（１７）に取付けたものを樹脂製パイプ（１５）に取付け，電極固定基板（１７）からの信号線は信号処理系統（３）−（１４）に接続される（図１）。
【０００７】
本センサの原理としては，検出電極陽極（２ａ），検出電極陰極（２ｂ）が水中にある時，陽極（２ａ）から電気を流すと陰極（２ｂ）に電気が流れる。コンデンサ（４）が放電した状態で，陽極（２ａ）から電気を流すと，陰極（２ｂ）経由でコンデンサ（４）に充電される。陽極（２ａ）に通電開始をｔ０として，コンデンサ（４）−ＧＮＤ間の電圧が閾値Ｖｔｈになるまでの時間ｔＣＲを計測する（図１）。Ｖｔｈは，陽極（２ａ）印加電圧の６３．２２％とする。コンデンサ（４）充電時間ｔＣＲは，陽極（２ａ）−陰極（２ｂ）両極間の電気抵抗と同等と見なし，充電時間が長いほど電気抵抗は大きくなる。水が樹脂製パイプ（１５）内に無い場合の電気抵抗は無限大になるが，流れると低くなる。水が停滞しているか，流れているかは，ｔＣＲの経時変化の差から流速を求めて判定する。
【０００８】
信号処理系統（３）−（１４）の動作としては，まず計測条件設定部（１０）で，コンパレータ（５）の閾値電圧Ｖｔｈを出力するためのディジタルアナログコンバータ（６）の出力電圧値を設定する。電極制御部（８）でインクリメントカウンタ（９）をリセットし，陽極（２ａ）に通電してからインクリメントカウンタ（９）の加算を開始する。インクリメントカウンタ（９）の動作クロック１ＭＨｚは，カウンタクロック生成部（３）で生成する。陰極（２ｂ）側に接続されたコンデンサ（４）−ＧＮＤ間の電圧と，ディジタルアナログコンバータ（６）出力の閾値電圧Ｖｔｈをコンパレータ（５）で比較して，Ｖｔｈ以上になってれば加算と陽極（２ａ）の通電を止める。
【０００９】
水温センサ（１,１８）と水温計測部（７）で，検出電極（２ａ,２ｂ,１６）近傍の水温を測定する。インクリメントカウンタ（９）で加算したｔＣＲを温度補正部（１１）で補正をする（数１）。
流速計算部（１２）にて，１サンプル前と現在のＫ２５の差の絶対値をサンプリング間隔で除算して流速を求める（数２）。流側の変動を緩やかにするために，流速の単純移動平均を求める（数３）。移動平均の回数は５回とした。水流判定部（１３）にて，ｓｐＭＡが閾値ｓｐｔｈ以上なら水が流れていると判定する。閾値未満なら流れていないと判定し結果出力部（１４）にて警報信号を出力する。
【数１】
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【数２】
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【数３】
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【数４】
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【考案を実施するための最良の形態】
【００１０】
水田など灌漑では，河川や用水路や井戸の水を可搬式のエンジンポンプ（２０）又は電動ポンプや揚水機場に設置されたポンプで汲み上げて圃場（２３）に給水する。エンジンポンプ（２０）の場合は，燃料が無くなれば給水停止になるため，停止したことをユーザに伝達する手段が必要である。図４の実施例は，図３の樹脂製パイプ（１５）に本センサを取付けたものを吐出し側に設置したもの。樹脂製パイプ（１５）は呼び径５０ｍｍサイズ一般用ＶＰ，コンデンサ（４）は０．１μＦ，水温センサ（１，１８）にはサーミスタを使用した。検出電極（２ａ,２ｂ,１６）は管内に２０ｍｍ挿入した。結果出力部（１４）に無線モデムを接続して，給水が停止すればユーザに無線で警報が伝達される。
【００１１】
図５の実施例は，市販の水田用給水栓（２４）（水の吐き出し部分を分かり易いように切断図にしてある）の吐出し部分（２５）（（２４）を上部から見た切断図）に検出電極（２ａ,２ｂ,１６），電極固定基板（１７），水温センサ（１,１８）の本センサ部分一式を取り付けた例である。これにより，給水中断を検出できる。
【産業上の利用可能性】
【００１２】
近年，夏季気温の高温傾向による水稲の白未熟粒が増加してきており，昼間より水温が低い夜間掛流し灌漑が，その対策に有効だと言われている。しかし夜間に給水を行うと，夜間に圃場や揚水機場の見回りを行わなくてはならない。設定時刻に給水や停止を自動で行ったり，遠隔からの無線操作も行える自動給水栓が市販されているが，給水栓を閉じた時に枯葉や木の枝のようなゴミが埋まって完全に閉じなかったりすることがある。それらの自動給水栓には，モータ過負荷防止やボールねじ下限のセンサが搭載されていて，閉じる時の給水栓のゴミの噛み込みを検出できる。逆に自動給水栓が設定通りに開いていても，揚水機場や配水経路の問題で給水が中断された場合は，給水状況を検出できない。またそれらには水位計を接続可能なものもあるが，広い圃場の水位を上昇させるのには時間がかかるため，供給異常検知に多大なタイムラグが発生する。水位計は圃場に設置してあるため，構造によっては泥やゴミなどが詰まって正常動作しないことも起こり得る。
【００１３】
図５のような形状の給水栓に，モータと制御装置を搭載した自動給水栓（これも市販されている）の吐出し口に本センサを取付けることによって，揚水機場や配水経路の問題よる給水中断を検出できる。また無線通信機能のない自動給水栓に本センサを取付けて，結果出力部（１４）に無線モデムを接続すれば，給水状況を無線でユーザに伝達できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本考案の信号処理ブロックダイアグラムである。
【図２】本センサの検出電極（２ａ,２ｂ,１６）間の電圧の経時変化グラフである。
【図３】実施例の一つの樹脂製パイプに本センサを取付けた例である。
【図４】実施例の一つの図３センサをエンジンポンプで使用した例である。
【図５】実施例の一つの本センサを給水栓の吐出し口に取り付けた例である。
【符号の説明】
【００１５】
１：水温センサ
２ａ：検出電極陽極
２ｂ：検出電極陰極
３：カウンタクロック生成部
４：コンデンサ
５：コンパレータ
６：ディジタルアナログコンバータ
７：水温計測部
８：電極制御部
９：インクリメントカウンタ
１０：計測条件設定部
１１：温度補正部
１２：流速計算部
１３：水流判定部
１４：結果出力部
１５：樹脂製パイプ
１６：検出電極（２ａ,２ｂ）
１７：電極固定基板
１８：水温センサ（１）
１９：河川や用水路や井戸水の取水側配管
２０：エンジンポンプ
２１：吐出し側配管
２２：吐出し側に取り付けた本センサ
２３：圃場
２４：給水栓
２５：給水栓内部に取付けた本センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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